研究人员在理解细菌寄生虫如何感染和在深海贻贝的细胞核内繁殖方面取得了显著进展，这些贻贝分布在热泉和冷渗漏附近。研究结果表明，单个细菌细胞可以侵入贻贝的细胞核，并繁殖形成超过80,000个细胞，同时保持宿主细胞的活性。
许多动物与细菌存在紧密关系。其中一些细菌能够生活在宿主细胞内，但只有少数成功在细胞器内存活（细胞器是细胞内的专门结构，类似于身体中的器官）。一种独特的细菌群体已经学会如何栖息在宿主细胞的细胞核中，这尤其令人印象深刻，因为细胞核充当了细胞的指挥中心。
目前，关于这些寄居在细胞核中的细菌所采用的具体分子和细胞机制，以感染和在动物宿主体内繁殖的知识仍然有限。来自德国不来梅的马克斯·普朗克海洋微生物学研究所的研究人员现在在《自然微生物学》杂志上发表了首个关于细胞核内寄生虫的详细研究。
如何在不损害宿主细胞的情况下大量繁殖
这种被称为Candidatus Endonucleobacter的细胞核内寄生虫主要针对全球范围内热泉和冷渗漏中的深海贻贝的细胞核。一个细菌可以进入贻贝的细胞核，在那里迅速繁殖，形成惊人的80,000个细胞，导致细胞核肿胀，扩大到正常大小的50倍。马克斯·普朗克海洋微生物学研究所共作者尼科·莱施（Niko Leisch）解释说：“我们试图理解这种细菌如何在细胞核内感染和繁殖，以及它如何在不杀死宿主细胞的情况下获取大量繁殖所需的营养。”
研究人员运用各种分子和成像技术表明，Ca. Endonucleobacter以宿主的糖、脂质和其他细胞物质为食，而没有分解宿主的核酸，这是其他细胞核内细菌的常见策略。这种进食方式有助于确保宿主细胞能继续运作，充分提供细菌令人印象深刻的繁殖所需的营养。
对细胞命运的控制权争夺
通常，当动物细胞被感染时，它们可能会触发凋亡——一种程序性细胞死亡反应。“有趣的是，这些细菌设计了一种巧妙的策略，以防止宿主细胞自我毁灭，”首席作者米格尔·安赫尔·冈萨雷斯·波拉斯（Miguel Ángel González Porras）表示。“它们产生被称为凋亡抑制因子（IAPs）的蛋白质来抑制这一过程。”这引发了一场竞争斗争：寄生虫产生更多的IAP，宿主细胞则通过增加自身促进凋亡的蛋白质的产生来作出反应。最终，一旦寄生虫有效繁殖，宿主细胞会破裂，释放细菌以感染新的细胞。
尼科·杜比利尔（Nicole Dubilier）评论道：“在Ca. Endonucleobacter中发现IAP是我们研究中最意外的发现之一，因为这些蛋白质仅在动物和少数病毒中被认可，而从未在细菌中被发现。”对IAP进化谱系的分析表明，寄生虫可能通过一种称为水平基因转移（HGT）的过程从其宿主那里获得了这些基因。虽然从细菌到真核生物的HGT是一种已得到确认的现象，但作者强调，在相反方向上发生HGT的情况非常罕见。
对进化和医学的影响
“我们的研究加深了对宿主与微生物之间相互作用的理解，并突显了寄生虫在其宿主体内发展出的复杂生存策略，”尼科·杜比利尔指出。这些结果可能对研究各种生物的寄生虫感染和免疫逃逸机制产生深远影响。“我们的研究揭示了一种以往被忽视的基因交换模式——真核生物向细菌的HGT——这可能改变我们对微生物进化和疾病进展的看法。此外，我们的研究提供了有关凋亡如何被调控的有价值见解，这对于癌症研究和细胞生物学具有重要意义，”尼科·莱施总结道。
